大兴安岭中部塔尔气中侏罗世碰撞后花岗质岩石的确定及地质意义*

于泓超 和钟铧 隋振民 董玉 朱凯

1. 吉林大学地球科学学院，长春 1300612. 吉林农业大学资源与环境学院，长春 1301183. 中国科学院地球化学研究所，贵阳 5500811.

兴蒙造山带延绵于蒙古、俄罗斯东部以及我国境内的内蒙古和东北地区，是中亚造山带的组成部分之一，因此具有重要的研究意义。其中，大兴安岭地区位于兴蒙造山带的东段，存在广泛的显生宙岩浆作用，形成了举世瞩目的“花岗岩海”(吴福元等, 1999; Wuetal., 2011)。同时，这些显生宙花岗质岩石的发现也为探讨兴蒙造山带东段的构造演化历史和地壳增生事件等科学问题提供了重要的地质证据。近年来大量相关的高精度年代学与地球化学研究(Wuetal., 2002, 2003; Yangetal., 2016; 葛文春等, 2005a, b, 2007; 隋振民等, 2007; 王兴安等, 2012; 王伟等, 2012)已初步建立了大兴安岭显生宙花岗质岩石的年代学格架(Wuetal., 2011)，深化了关于该地区构造-岩浆作用的认识。早期研究曾普遍认为大兴安岭广泛发育的花岗质岩石主要为海西期岩浆作用的产物，属于古生代板块俯冲和碰撞的产物(赵春荆和李之彤, 1983; 内蒙古自治区地质矿产局, 1991)，但是该认识缺乏高精度的年代学资料的证实。近年来高精度的年代学研究不断开展，已发现大兴安岭地区显生宙花岗质岩石主要形成于中生代，而非早前认识的晚古生代(Dongetal., 2016b; 葛文春等, 2005b; 张健等, 2011; 王兴安等, 2012; 崔芳华等, 2013; 施璐等, 2013; 陈飞等, 2016; 纪政等, 2016)。此外，目前关于这些中生代花岗质岩石形成相关的地球动力学机制等问题仍然存在很大争议(Dongetal., 2016b; 葛文春等, 2005b; 隋振民等, 2007; 张彦龙等, 2010; 王伟等, 2012; 陈飞等, 2016; 纪政等, 2016; 唐杰等, 2016)，其中部分学者认为大兴安岭地区中生代花岗质岩石的形成与古太平洋板块的俯冲作用有关(Dongetal., 2016b; 葛文春等, 2005b; 隋振民等, 2007; 张彦龙等, 2010)，而另外一些学者提出这些花岗质岩石的产生与蒙古-鄂霍茨克构造域的演化关系密切(王伟等, 2012; 陈飞等, 2016; 纪政等, 2016; 唐杰等, 2016)。大兴安岭地区中生代构造-岩浆作用的认识是东北地学研究的重点问题，同时也制约了东北地学研究的发展。综上，本文选择大兴安岭中部塔尔气杂岩体为研究对象，对其进行系统的岩相学、锆石U-Pb-Hf测试分析以及地球化学研究，从而准确厘定该岩体的形成时代、成因以及构造背景，为深入探讨兴蒙造山带中生代构造-岩浆演化历史提供依据。

1 地质背景及样品特征

塔尔气地区位于大兴安岭中部，大地构造位置属于兴安地块(图1b)。其中，兴安地块北侧为额尔古纳地块，南侧为松嫩地块。古生代时期，大兴安岭地区主要受古亚洲洋构造域演化的影响(Wuetal., 2002; 孙德有等, 2004)，并从中生代以来进入古太平洋构造域或蒙古-鄂霍茨克洋构造域演化阶段(Wuetal., 2011; 葛文春等, 2005b; 许文良等, 2013)。研究区前中生代地层零星出露，主要为新元古代佳疙瘩组和奥陶系裸河组，其中佳疙瘩组岩性为黑云母石英片岩、黑云绿泥石英片岩、角闪绿泥片岩等；奥陶系裸河组岩性主要为绢云长英片岩、绿泥石英片岩和粉砂岩。研究区中生代地层主要为中侏罗世-早白垩世的火山-沉积岩(塔木兰沟组、满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组)，新生代地层主要为大黑沟期玄武岩和第四纪沉积物。此外，研究区广泛发育花岗质岩石，前人在1:20万绰尔幅区域地质调查报告中(黑龙江省地质局, 1981(1)黑龙江省地质局. 1981. 1:20万喜桂图旗幅-塔尔其幅-绰尔幅区域地质调查报告)将这些花岗质岩石主要划分为海西期和燕山期，其中海西期花岗质岩石主要以岩基状产出，燕山期花岗岩零星分布，呈小岩株产出(图1a)。

图1 塔尔气杂岩体地质简图Fig.1 Geological sketch map of the Taerqi complex

塔尔气杂岩体位于塔尔气镇东侧，在1:20万绰尔幅区域地质调查报告(黑龙江省地质局, 1981)中称之为大牛圈-塔尔巴干台布其和-塔尔其岩体(本文称其为“塔尔气杂岩体”)。由于该岩体侵入到奥陶纪裸河组地层中，原将其时代定为海西中期。根据野外地质特征和总结同位素年代学研究成果，本文认为塔尔气杂岩体为一个多期侵入的复式岩体，发育三期岩浆作用(早石炭世、中侏罗世和早白垩世三期)。其中，早石炭世岩体主要分布在塔尔气镇东部，被中侏罗世花岗岩侵入，该期岩浆作用产物主要为石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩(张健等, 2011)。中侏罗世花岗质岩石构成了塔尔气杂岩体的主体部分，主要岩石类型为二长花岗岩、正长花岗岩及少量花岗闪长岩。此外，早白垩世花岗斑岩呈小岩株或岩脉形式零散发育于岩体内，并与中侏罗世花岗质岩石具有侵入接触关系。

花岗闪长岩 岩石呈灰白色，中细粒半自形粒状结构，块状构造(图2a)。岩石主要由石英(20%～25%)、斜长石(45%～60%)、碱长石(5%～15%)和黑云母(5%～10%)组成，含少量锆石、磷灰石和磁铁矿等副矿物。斜长石为半自形-自形板状，粒径为1～4mm；碱长石为半自形板状，主要为条纹长石，少量正长石，粒径为1～4mm；石英为他形粒状，粒径为1～3mm；黑云母为片状，具有浅褐-深褐色吸收性，粒径为0.5～1mm。

图2 塔尔气中侏罗世花岗质岩石岩石学特征照片 Q-石英；Pl-斜长石； Kfs-钾长石；Af-碱性长石；Bi-黑云母Fig.2 The petrological photographs of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

二长花岗岩 岩石呈浅褐色，中粒半自形粒状结构，块状构造(图2b)。岩石主要由石英(25%～30%)、斜长石(30%～45%)、碱长石(25%～35%)、黑云母(1%～5%)组成，含少量锆石、磷灰石、磁铁矿等副矿物。斜长石为半自形-自形板状，发育细密的聚片双晶，粒径为2～4mm；碱长石为半自形板状，主要为微斜长石，少量条纹长石，粒径为2～5mm；石英为他形粒状，粒径为1～5mm；黑云母为片状，具有浅褐-深褐色吸收性，粒径为1～2mm。

正长花岗岩 岩石呈肉红色，矿物粒径变化较大，为中粗粒、中粒及中细粒半自形粒状结构，矿物主体粒径为1～7mm，块状构造(图2c)。岩石主要由石英(20%～30%)、碱长石(45%～65%)、斜长石(10%～15%)、黑云母(3%～10%)组成，含少量锆石、磷灰石、磁铁矿等副矿物。局部斜长石含量减少，岩石类型过渡为碱长花岗岩。斜长石为半自形-自形板状，可见聚片双晶，粒径为1～5mm；碱长石为半自形板状，主要为微斜长石、条纹长石，粒径多在为2～7mm；石英为他形粒状，粒径为1～4mm；黑云母为片状，具有浅褐-深褐色吸收性，粒径在为1～2mm(图2d)。

2 分析方法

锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素测试均在中国科学院地质与地球物理研究所进行。锆石的挑选和处理工作在廊坊区域地质调查研究所进行，采用重液和磁选方法进行分选，并在双目镜下对锆石进行制靶工作，随后对其进行透射光、反射光和阴极发光(CL)图像的采集。锆石制靶与CL图像的采集在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室进行。实验采用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对锆石进行U-Pb同位素测年分析，锆石定年过程中激光脉冲为10Hz，激光束斑直径为30μm，剥蚀深度为20～40μm，试验中采用高纯度He气作为剥蚀物质载气。实验分析步骤和数据处理方法见(Wuetal., 2006)，实验测得的数据通过文献(Andersen, 2002)中方法对同位素比值进行校正。Lu-Hf同位素分析选用配有193nm激光取样系统的Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)，激光束斑直径为40μm，激光脉冲宽度为15ns，在εHf(t)和模式年龄计算中，二阶段模式年龄采用平均地壳fcc=-0.548(Veeversetal., 2005)进行计算，详细分析方法参见谢烈文等(2008)。

主量和微量元素分析在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，主量元素采用压片法X射线荧光光谱(XRF)分析，微量元素采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析完成，主量元素分析精度和准确度优于5%，痕量元素的分析精度和准确度优于10%。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb定年

本文对塔尔气杂岩体中4个代表性样品进行了锆石U-Pb测试分析(表1)。样品的阴极发光图像显示，大部分锆石为自形-半自形晶，普遍发育典型的岩浆震荡生长环带(图3)，锆石Th/U比值介于0.35～2.02之间，暗示其为岩浆成因锆石。锆石U-Pb测试分析结果列于表1，相关锆石U-Pb谐和图如图4所示，其结果以206Pb/238U年龄计算， 年龄误差为1σ。

表1 塔尔气地区中侏罗世花岗质岩石LA-ICP-MS U-Pb分析结果

续表1Continued Table 1测点号ThU(×10-6)Th/U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb (Ma)207Pb/235U(Ma)206Pb/238U(Ma)比值1σ比值1σ比值1σAge1σAge1σAge1σ-215592881.940.049380.002360.183530.008840.026950.000401668417181715-221521700.890.049520.003450.185600.012890.027180.00045173126173111735-231081210.890.049850.005060.190090.019030.027660.00048188231177161765-24141010051.400.049120.001550.177730.005750.026240.000371544916651673-251672130.780.048540.004240.184890.015890.027630.00043126198172141765PM01-6-1 正长花岗岩-011902070.920.049600.002610.178600.009320.026110.000401769216781663-024673881.200.049440.001630.176540.005810.025890.000351695216551652-033692841.300.049460.002360.182070.008620.026690.000391708317071702-043452981.150.049140.002340.181070.008580.026720.000381558316971702-053872971.300.049120.002380.176010.008470.025990.000371548516571652-065653961.430.049310.001870.178760.006730.026290.000371636216761672-079018081.120.049460.001520.175270.005380.025690.000351704616451642-084364960.880.049600.001800.176430.006380.025790.000351765916561642-097177340.980.051820.001780.182650.006250.025560.000352775317051632-101901761.080.049340.002890.180610.010480.026550.0004216410316991693-114122561.610.050480.003040.184320.011050.026480.0003821711117291682-123252951.100.049400.002020.178840.007240.026250.000371676816761672-132102550.820.049340.002430.181660.008880.026700.000401648616981703-144224460.950.049340.001760.179400.006360.026360.000371645716851682-151661471.130.049440.003050.181660.011110.026650.00042169110169101703-163213380.950.049150.002110.175280.007480.025860.000371557316461652-177564401.720.049410.001730.179130.006230.026290.000361675616751672-182612810.930.049260.002320.175750.008180.025870.000391608016471652-191001280.780.049070.003330.174380.011740.025770.00041151122163101643-204583271.400.050010.002180.180130.007760.026120.000371957416871662-211221201.010.049450.002910.178060.010370.026110.0004116910416691663-223224100.780.049370.001940.179220.006960.026320.000371656416761672-232632521.040.049270.002160.178340.007730.026250.000381617416771672-242242480.900.049520.002520.182020.009190.026650.000391739017081702-253343081.080.049560.002510.180490.009070.026410.000381749016881682PM01-27-1 正长花岗岩-015327370.720.049070.001190.174370.004340.025770.000341513416341642-028689670.900.049360.001130.175710.004120.025810.000331653216441642-033543271.080.049350.001850.182140.006850.026760.000371646217061702-0410899661.130.049300.001100.179340.004120.026380.000341623016741682-053234530.710.049410.001530.178150.005560.026150.000351674816651662-069664782.020.052570.001960.186950.007000.025790.000363106017461642-0755.552.81.050.049480.006950.181420.025310.026590.00056171260169221694-0896.41180.810.049380.003720.181200.013580.026610.00044166138169121693-092112640.800.049850.002500.181020.009060.026330.000371889016981682-103705180.710.049220.001610.175600.005770.025870.000351585116451652-111632090.780.046050.002700.163960.009400.025820.0003312815481642-122623380.780.049170.001810.178210.006570.026280.000361566116761672-134865080.960.049400.001530.172320.005370.025290.000341674816151612-142092670.780.049340.002280.180760.008310.026570.000381648016971692-153843811.010.049290.002000.176960.007190.026030.000361626916561662

图3 中侏罗世花岗质岩石锆石CL照片Fig.3 CL images of zircons of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

图4 塔尔气中侏罗世花岗质岩石锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

样品PM02-31-1(47°59′13″N、121°18′15″E)岩性为花岗闪长岩。23个锆石颗粒分析结果显示，所有测点均位于U-Pb谐和线上，其206Pb/238U表面年龄介于167～196Ma之间(表1)，加权平均年龄为 173.0±1.3Ma(图4a)。

样品PM01-10-1(48°00′18″N、121°16′03″E)岩性为二长花岗岩。21个锆石颗粒分析结果显示，所有测点均位于U-Pb谐和线上，其206Pb/238U表面年龄介于164～175Ma之间(表1)，加权平均年龄为169.4±1.6Ma(图4b)。

样品PM01-6-1(48°00′05″N、121°15′39″E)岩性为正长花岗岩。25个锆石颗粒分析结果显示，所有测点均位于U-Pb谐和线上，其206Pb/238U表面年龄介于163～170Ma之间(表1)，加权平均年龄为166.7±0.8Ma(图4c)。

样品PM01-27-1(48°02′17″N、121°21′20″E)岩性为正长花岗岩。24个锆石颗粒分析结果显示，所有测点均位于U-Pb 谐和线上，其206Pb/238U表面年龄介于161～170Ma之间(表1)，加权平均年龄为166.3±1.2Ma(图4d)，说明该岩体形成时代为中侏罗世。有1个锆石的表面年龄205Ma，可能为岩浆上升过程中捕获的早期岩浆锆石。

3.2 地球化学特征

3.2.1 主量元素

塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石样品的主量元素分析结果见表2。花岗质岩石样品的SiO2含量较高，介于70.54%～77.96%之间；K2O含量介于4.12%～5.13%之间；Na2O含量介于3.73%～4.97%之间；Na2O/K2O介于0.86～1.28之间，平均为1.09；Al2O3含量介于11.67%～14.83%之间；TiO2含量介于0.07%～0.60%之间；MgO含量介于0.02%～0.74%之间；CaO含量介于0.05%～1.44%之间。从铝饱和指数图解(图5a)上可以看出，A/CNK值在0.9～1.1之间，为准铝质-弱过铝质；在SiO2-K2O图解(图5b)中，位于高钾钙碱性系列。

3.2.2 微量元素

塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石样品的微量元素分析结果见表2。球粒陨石标准化稀土元素配分图和原始地幔标准化微量元素蛛网图见图6。

塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石样品(除2个样品PM01-11和JB5177，∑REE分别为96.34×10-6和81.69×10-6)的稀土元素总量较高，∑REE介于123.1×10-6～257.3×10-6之间，平均值为170.9×10-6。这些花岗质岩石样品具有轻稀土元素(LREE)相对富集，重稀土元素(HREE)相对亏损的特征，其中LREE/HREE、(La/Yb)N分别介于5.08～13.8、3.36～12.85之间，而且铕负异常较明显(δEu介于0.04～0.60之间，平均为0.40)。此外，中侏罗世塔尔气杂岩体中花岗质岩石样品表现出相对富集Rb、Th、U、Zr等元素，而亏损Ba、Nb、Ta、Sr、Ti等元素的特征。

3.2.3 Hf同位素

塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石样品(PM01-10-1)的锆石进行了25个测点分析(表3)，其中1个测点的176Hf/177Hf比值明显偏高(0.283074)，εHf(t)=+14.0，两阶段模式年龄较低(269Ma)。其余24个测点的176Hf/177Hf介于0.282874～0.282985(图7a)，加权平均值为0.282918±0.00001(n=24)，εHf(t)介于+7.01～+10.9，εHf(t)=+8.84±0.37，两阶段模式年龄为516～768Ma。

表2 塔尔气地区中侏罗世花岗岩主量元素(wt%)及微量元素(×10-6)测试结果

续表2

图5 塔尔气中侏罗世花岗质岩石的A/CNK-A/NK (a)和SiO2-K2O (b)图解 后图图例同此图Fig.5 Aluminous Saturation Index (a) and SiO2 vs. K2O (b) diagrams of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

图6 塔尔气中侏罗世花岗质岩石的球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(a,标准化值据Boynton, 1984)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b,标准化值据Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

4 讨论

4.1 塔尔气杂岩体的侵位时代

前人曾根据塔尔气杂岩体的K-Ar年龄(234～289Ma；黑龙江省地质局, 1981)，将塔尔气杂岩体的侵位时代限定为海西期。但是K-Ar体系具有相对较低的封闭温度，且研究区后期经历了多期次构造岩浆热事件的改造作用，导致获得的K-Ar年龄可能并不能准确反映岩浆的结晶时代。目前，由于锆石富含Th、U而贫普通Pb，且锆石U-Pb体系具有高封闭温度，因此锆石原位U-Pb同位素分析已在确定岩浆岩结晶年龄方面得到了广泛应用。其中，塔尔气杂岩体中锆石普遍具有典型的岩浆震荡生长环带，并具有较高的Th/U比值(0.35～2.02)，表明这些锆石为典型的岩浆成因锆石，因此锆石U-Pb测年结果可以代表岩体的形成时代。

结合前人相关年代学研究结果，认为塔尔气杂岩体为复式岩体，是三期花岗质岩浆作用叠加的产物(早石炭世、中侏罗世和早白垩世)。其中， 第一期早石炭世岩浆作用的产物主要为角闪石英闪长岩、角闪花岗闪长岩(333.4±2Ma; Yunetal., 2015)。该期岩浆作用时代与张健等(2011)报道的塔尔气、狼峰附近花岗质岩石的结晶时代相似(335～320Ma)。经野外地质踏勘发现研究区早石炭世侵入岩的出露面积较小，主要呈岩株状产出，并与侏罗纪中粗粒正长花岗岩具有侵入接触关系。第二期中侏罗世岩浆作用的范围相对广泛，其产物是塔尔气杂岩体的主体部分，且可划分为三阶段：第一阶段岩浆作用产物为花岗闪长岩(锆石U-Pb年龄为173.0±1.3Ma)，第二阶段岩浆作用产物为二长花岗岩(锆石U-Pb年龄为169.4±1.6Ma)，第三阶段岩浆作用产物正长花岗岩(锆石U-Pb年龄分别为166.7±0.8Ma和166.3±1.2Ma)。其中，第一阶段岩浆作用的产物花岗闪长岩被正长花岗所侵入，暗示这些花岗闪长岩为该期花岗质岩浆作用的早期产物。虽然野外未直接观察到二长花岗岩与正长花岗岩的侵入接触关系，但依据锆石U-Pb年龄结果，暗示二长花岗岩的形成可能略早于正长花岗岩。综合上述花岗质岩石形成时代的先后关系，发现其与地球化学特征表现出的岩浆分离结晶程度逐渐升高的特点相一致(花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩)。第三期早白垩世岩浆作用的产物主要为花岗斑岩(锆石U-Pb年龄为136.5±1.3Ma; 陈飞等, 2016)，且经野外踏勘发现其呈小岩珠或岩脉形式切穿中侏罗世二长花岗岩和正长花岗岩。此外，中生代花岗质岩石广泛发育于大兴安岭地区，这对理解东北地区岩浆-构造演化历史具有重要意义。

表3 二长花岗岩(样品PM01-10-1)锆石Lu-Hf同位素测试结果

图7 中侏罗世二长花岗岩Hf同位素特征(a)和εHf(t)-年龄(Ma)图解(b,底图据Yang et al., 2006)Fig.7 Characteristics of Hf isotope (a) and εHf(t) vs. Age (Ma) diagram (b, base map after Yang et al., 2006) for the Middle Jurassic monzogranite

图8 塔尔气中侏罗世花岗质岩石的(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO (a)、(Zr+Nb+Ce+Y)-10000×Ga/Al (b)及(100×(MgO+FeOT+TiO2)/SiO2)-(Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O) (c) 判别图解(据Whalen et al., 1987)Fig.8 Zr+Nb+Ce+Y vs. (K2O+Na2O)/CaO (a), Zr+Nb+Ce+Y vs. 10000×Ga/Al (b) and 100×(MgO+FeOT+TiO2)/SiO2 vs. (Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O) (c) discrimination diagrams of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area (after Whalen et al., 1987)

4.2 中侏罗世花岗质岩石的岩石成因

中侏罗世花岗质岩石构成了塔尔气杂岩体的主体部分，主要岩石类型为二长花岗岩、正长花岗岩以及少量花岗闪长岩，矿物组成主要为石英、钾长石和斜长石，含少量黑云母，未见堇青石、石榴子石等富铝矿物，副矿物组合为磁铁矿-榍石-锆石。这些中侏罗世花岗质岩石具有偏铝质-弱过铝质的地球化学特征(大多数样品的A/CNK<1.1，且A/NK>1.0)，且Al2O3和P2O5含量与SiO2含量变化具有负相关性。综合样品的岩石学与地球化学特征，认为研究区发育的中侏罗世花岗质岩石并非S型花岗岩(Chappell and White, 1992)，可能为I型或A型花岗岩。同时，这些中侏罗世花岗质岩石样品的10000Ga/Al值(平均值2.34)明显低于典型A型花岗岩(2.74)(Wuetal., 2007)，且样品的平均锆石饱和温度为813.18℃(低于典型A型花岗岩，850℃)，因此塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石可能具有I型花岗岩特征。此外，在(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO、(Zr+Nb+Ce+Y)-10000×Ga/Al及100×(MgO+FeOT+TiO2)/SiO2-(Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O)判别图解中(图8)，塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩表现出高分异I型花岗岩特征。

塔尔气杂岩体中中侏罗世二长花岗岩样品的锆石176Hf/177Hf变化于0.282874～0.282985，εHf(t)介于+7.01～+10.9，两阶段模式年龄为516～768Ma。在εHf(t)-t图解上，大多数锆石样品落入兴蒙造山带东段显生宙火成岩εHf(t)值范围内(图7b)，暗示中侏罗世花岗质岩石的源区主要为新元古代-显生宙期间新增生的陆壳物质。通过总结包括研究区在内整个兴安地块晚古生代-中生代花岗岩的锆石Hf同位素资料，我们发现兴安地块晚古生代-中生代花岗岩普遍具有正εHf(t)值和新元古代-显生宙的两阶段模式年龄(表4)，暗示兴安地块普遍存在新元古代-显生宙地壳增生事件。此外，塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石样品普遍富硅、富碱、贫铁、贫镁以及贫钙，并亏损Ba、Sr和Eu等元素，暗示其母岩浆经历了相对明显的分离结晶作用。首先，根据分离结晶模拟矢量图(图9)中的变化趋势，认为Sr、Eu、Ba表现出的负异常可能与斜长石和钾长石的分离结晶作用有关，其次，根据张旗等(2006, 2010)研究结果, 本文还将研究区塔尔气杂岩体中侏罗世花岗质岩石样品按照Sr和Yb含量进行分类，其中大多花岗质岩石样品表现出低或极低Sr(6.40×10-6～190×10-6)含量和高Yb(2.15×10-6～4.43×10-6)含量的特征，认为属于张旗等(2006, 2010)划分的南岭型(少量为华南型花岗岩)。结合张旗等(2006, 2010)的研究，认为研究区塔尔气杂岩体中侏罗世花岗质岩石的源区压力为<0.8GPa，源区残留相主要为斜长石和角闪石。

表4 兴安地块花岗质岩石的锆石Hf同位素组成特征

表5 大兴安岭及邻区早中侏罗世花岗质岩石锆石U-Pb年龄

图9 中侏罗世花岗质岩石Sr-Ba/Sr (a)、Sr-Ba (b)和La-(La/Yb)N (c)关系图及分离结晶趋势Fig.9 Diagrams of Sr vs. Ba/Sr (a), Sr vs. Ba (b) and La vs. (La/Yb)N (c) for the Middle Jurassic granitoids

4.3 地球动力学机制

前人关于东北地区的地质研究曾认为该地区早-中侏罗世花岗质岩石主要发育于小兴安岭和张广才岭，其岩石组合和地球化学特征类似于活动大陆边缘岩浆岩(葛文春等, 2005b; Geetal., 2007; 隋振民等, 2007; Wuetal., 2011; 王伟等, 2012)，并具有斑岩型钼矿的成矿属性特征(Geetal., 2007; Chenetal., 2011; 陈衍景等, 2012; 杨言辰等, 2012)，同时提出这些活动大陆边缘环境下发育的早-中侏罗世花岗质岩石与古太平洋板块的俯冲作用密切相关(孙德有等, 2004; 葛文春等, 2005b; Geetal., 2007; 隋振民等, 2007; Wuetal., 2011)。但是近年来随着地质调查工作的逐步深入以及高精度测年方法的广泛应用，发育于兴蒙造山带东部的中生代侵入岩(或侵入变质杂岩)逐渐被识别出来，其中无论在小兴安岭-张广才岭、松辽盆地，还是额尔古纳和兴安地块均存在早中侏罗世花岗质岩石(表5)。同时，古太平洋板块俯冲作用对于我国东北地区的时空影响范围还存在着较大争议。近年来不断有学者根据额尔古纳和兴安地块发育的侏罗纪钙碱性岩浆岩组合，提出由于大兴安岭地区远离古太平洋俯冲带，因此松辽盆地以西地区侏罗纪岩浆作用的产生与蒙古-鄂霍茨克洋的南向俯冲有关(孟恩等, 2011; 王伟等, 2012; Xuetal., 2013; 许文良等, 2013; 李宇等, 2015; 唐杰等, 2016)。但是，部分学者认为蒙古-鄂霍茨克大洋可能仅存在北向俯冲作用，并不存在双向俯冲过程(Zorin, 1999)。随着高精度年代学研究技术的不断发展，目前额尔古纳地块已识别出大量中生代岩浆岩，暗示了蒙古-鄂霍茨克大洋板片南向俯冲过程(Wuetal., 2011; Xuetal., 2013; 唐杰等, 2016)。

经过总结前人相关研究成果(表5)，东北地区侏罗纪花岗质岩石的主要岩石类型为花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩、碱长花岗岩以及花岗斑岩，且这些侏罗纪花岗质岩石主要为高钾钙碱性I型花岗岩。至于这些大面积展布横跨不同构造单元的侏罗纪花岗质岩石相关的地球动力学机制问题，显然任何板块的俯冲作用都无法解释。Barbarin (1999)曾提出高钾钙碱性花岗岩(KCG)可以从挤压体制向拉张体制转变的过程中产生，实际代表了构造体制的转变。同时期，大兴安岭地区还发育一系列由断层控制的裂陷盆地(李思田等, 1987)。此外，黑龙江新开岭变质核杂岩形成于中侏罗世，其伸展隆升时间为171～164Ma(赵海滨等, 2007)。因此，同时期断陷盆地的发育和变质核杂岩的出露等地质现象均为大兴安岭地区发育大规模伸展作用的重要证据。关于该期伸展作用的地球动力学机制问题，前人曾普遍认为与古亚洲闭合后的伸展作用有关(吴福元等, 1998)，但是近年来通过对蒙古-鄂霍茨克造山带的不断研究，越来越多的研究者认为该期伸展作用与蒙古-鄂霍茨克洋碰撞造山后的伸展作用密切相关(佘宏全等, 2012; 施璐等, 2017)。这些中侏罗世造山后花岗质岩石的发现同时预示着蒙古-鄂霍茨克洋已于中侏罗世之前发生闭合，而不是前人定义的晚侏罗世-早白垩世(Kravchinskyetal., 2002)。此外，佘宏全等(2011)认为蒙古-鄂霍茨克洋中段可能于三叠纪中期闭合，并在晚三叠世至三叠纪末期达到碰撞高峰。同时，这种碰撞挤压过程将导致岩石圈发生变形并增厚隆升。东北地区大范围缺失三叠纪-早侏罗世沉积记录也表明该时期处于相对隆起的状态。最后，由于受到造山后岩石圈拆沉作用的影响，深部岩浆底侵并诱发增厚的下地壳发生减压熔融，进而形成东北地区大面积发育的造山后花岗质岩石。

5 结论

通过对塔尔气杂岩体进行锆石U-Pb年代学、全岩岩石地球化学以及锆石Hf同位素研究，并结合前人研究成果，得出如下结论：

(1)中侏罗世花岗质岩石构成了塔尔气杂岩体的主体，其主要岩石类型为二长花岗岩、正长花岗岩及少量花岗闪长岩，锆石U-Pb年代学表明其形成于173～166Ma。

(2)塔尔气杂岩体中中侏罗世花岗质岩石具有富硅、富碱、贫铁、贫镁以及贫钙的地球化学特征，属于I型花岗岩，其为新元古代-显生宙期间新增生陆壳物质部分熔融的产物。

(3)塔尔气杂岩体中侏罗世花岗质岩石形成于造山后伸展环境，可能与蒙古-鄂霍茨克洋碰撞造山后的伸展作用密切相关。